爐渣的物理化學(xué)性質(zhì)爐渣完成冶金作用的好壞,主要決定于熔融爐渣的熔點(diǎn)、粘度、界(表)面張力、比重、電導(dǎo)率、熱焓、熱導(dǎo)率以及某些組分的活度(a)等。這些物理化學(xué)性質(zhì)被爐渣的組成決定。爐渣的組分靠加入適量的熔劑調(diào)整,重要的熔劑是石灰石和石英石。螢石(CaF2)在電爐煉鋼渣及合成渣中也是重要的熔劑。
爐渣中CaO及FeO的活度一定溫度下取純CaO的反應(yīng)能力為1,溶解于爐渣中的CaO相對(duì)于純CaO的反應(yīng)能力的分?jǐn)?shù)就是爐渣中CaO的活度;爐渣中FeO的活度意義與此類似。FeO活度高的渣對(duì)鋼液脫碳有利;CaO活度高,F(xiàn)eO活度低的渣對(duì)鋼液脫硫有利;CaO及FeO活度高的渣對(duì)鋼液脫磷有利。爐渣中組分的活度數(shù)據(jù)可由實(shí)驗(yàn)測(cè)定
爐渣的堿度爐渣中堿性氧化物含量與酸性氧化物含量的比值稱為爐渣的堿度,
它對(duì)爐渣的性質(zhì)有顯著的影響。鋼鐵冶金生產(chǎn)中常用CaO/SiO2,(CaO+MgO)/SiO2,(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3+TiO2)等表示爐渣的堿度。在有色冶金中則常用渣中酸性氧化物中的氧量與堿性氧化物中的氧量之比來表示渣的酸堿性,此比值稱為渣的硅酸度。
渣系的相圖高爐渣、大多數(shù)鐵合金爐渣及保護(hù)渣的主要組成可歸結(jié)為Cao-Al2O3-SiO2系。大多數(shù)的有色重金屬冶煉渣可歸結(jié)為CaO-’FeO'-SiO2系或’FeO'-SiO2系(含有數(shù)量不等的三價(jià)鐵)
有價(jià)金屬因機(jī)械損失、化學(xué)損失及物理?yè)p失而進(jìn)入爐渣中。從爐渣中回收這些金屬在經(jīng)濟(jì)上不合算時(shí),才可將爐渣棄作他用,如銅冶煉棄渣含Cu0.2~0.4%,釩鐵冶煉棄渣含V2O50.2~0.3%。根據(jù)物理化學(xué)性質(zhì)合理選擇爐渣的組成對(duì)降低棄渣中有價(jià)金屬的含量具有重要作用。有色金屬精煉渣含有價(jià)金屬甚高,一般返回流程的前工序處理。在提煉金屬的 原料中,除了主金屬之外,具有回收價(jià)值的其他金 屬。一般說來,某一種金屬是否有回收價(jià)值,取決 于該金屬的使用價(jià)值、回收所需要的費(fèi)用及其商品 價(jià)格。常從冶煉主金屬過程中產(chǎn)出的渣或煙塵中回 收。在有色重金屬的冶煉原料中,有價(jià)金屬多為貴 金屬和稀散金屬,具有很高的回收價(jià)值。 [3]
利用
冶煉過程產(chǎn)生的棄渣數(shù)量很大,如生產(chǎn)1噸生鐵產(chǎn)生約0.3~1噸高爐渣;由銅精礦產(chǎn)生1噸陽(yáng)極銅產(chǎn)生冶煉渣約5~6噸。不返回基本冶煉流程的棄渣應(yīng)加以綜合利用。爐渣可以做鑄石制品;水淬渣用于生產(chǎn)水泥,渣磚或可吹制成礦渣棉,作保溫、隔熱材料。爐渣還可以代替砂石做道碴。高爐渣亦可用
爐渣
作銅冶煉過程的熔劑或作澆鑄鋼錠時(shí)的保護(hù)渣原料。含P2O5高的煉鋼渣用作農(nóng)業(yè)磷肥。銅冶煉水淬渣可作表面處理用的噴吵材料。工廠鍋爐排出的爐渣,常被視為廢物,不僅占用田地,而且污染環(huán)境。世界上爐渣已被廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域,
化學(xué)結(jié)構(gòu)
在熔融爐渣結(jié)構(gòu)的研究方面,提出了好幾種模型。其中比較有影響的是早(1934)提出的分子理論(見熔融爐渣的分子假說),1945年提出的完全離子溶液模型(見完全離子溶液─Tёмкин 模型)和1965年提出的馬松模型。
綜合利用
煤氣發(fā)生爐氣化原料煤后,獲得固體殘?jiān)?,我們稱為爐渣或爐灰。由于煤種、氣化方式不同,所得的爐渣之化學(xué)成份和礦物組成有所差異,但是它的化學(xué)成份主要是由硅、鋁、鐵、鈣的化合物所組成,而且都含有少量的鎂、鈦、鉀、銅、磷等化合物以及微量的氰化物。它們存在的主要形式是酸鹽、硅鋁酸鹽、氧化物和硫酸鹽。現(xiàn)將幾種煤渣的化學(xué)成份列于下表。
爐渣本身略有或沒有水硬膠凝性能,但它在磨細(xì)以后的水分存在的情況下,特別是在蒸汽養(yǎng)護(hù)條件下,參與氫氧化鈣或其它氫氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。而生成具有水硬膠凝性能的化合物。所以,它可用來當(dāng)作建筑材料,常用于生產(chǎn)煤渣或爐渣混凝土大型樣板等,也可將爐渣用于修路或作房屋內(nèi)的保溫,隔音材料。
爐渣里還殘留某些稀有金屬,據(jù)可查歷史記載從1896年起也能從爐渣回收鍺、鋇、鈾等成份。
發(fā)生爐爐渣中一般含碳10-20%。煤炭采用焙燒 浸出 凈化 還原 的工藝處理真空蒸硒爐渣,試驗(yàn)結(jié)果硒回收率90 09%,硒粉品位>99.5%。硒渣焙燒浸出硒一般從銅、鉛和鎳的電解陽(yáng)極泥、硫酸生產(chǎn)的酸泥和生產(chǎn)紙漿的洗滌
爐渣中的含碳可燃物如不加以回收,不僅嚴(yán)重地浪費(fèi)國(guó)家資源,而且對(duì)爐渣綜合利用帶來不好的影響,所以在某些城市,將含碳量高的爐渣打作成生活用煤磚,再使其燃燒一次,一方面充分回收煤炭熱能,另一方面使?fàn)t渣能得到充分利用。 [5]
由于爐渣是多孔性堿性物質(zhì),所以它還能和于廢水處理系統(tǒng)作過濾材料,用于廢水的除油,除固體雜質(zhì)等預(yù)處理方面。